Name: a versatile automated platform for micro-scale cell stimulation experiments
Uploaded: 2013-08-06T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Versatile Automated Platform for Micro-scale Cell Stimulation Experiments at JoVE.com

Gli autori ringraziano Ronald F. Renzi e Michael S. Bartsch per i loro contributi alla progettazione e sviluppo di dispositivi di DMF e l&#39;hub DMF. Questa ricerca è stata interamente sostenuta dal Laboratorio di Regia Programma di ricerca e sviluppo presso i Sandia National Laboratories. Sandia è un laboratorio multi-programma gestito e gestito da Sandia Corporation, una consociata interamente controllata di Lockheed Martin Corporation, per il Dipartimento della National Nuclear Security Administration di Energia degli Stati Uniti sotto contratto DE-AC04-94AL85000.

Questo protocollo generale è progettata per supportare l&#39;applicazione della piattaforma per un&#39;ampia varietà di studi; aspetti specifici allo studio rappresentativo descritta nella presente relazione vengono separati tra parentesi Figura 2 illustra uno studio rappresentativo effettuato utilizzando il protocollo.. Si noti che nel protocollo, tutte le &quot;istruire&quot; i comandi sono automatizzati attraverso l&#39;uso di script pre-determinati. Si noti anche che la Fase 2 può essere effettua...

<ol>
	<li>Young, E. W. K., Beebe, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fundamentals+of+microfluidic+cell+culture+in+controlled+microenvironments.">Fundamentals of microfluidic cell culture in controlled microenvironments.</a> Chemical Society Reviews. 39, 1036-1048 (2010).</li><li>Yeo, L. Y., Chang, H. C., Chan, P. P. Y., Friend, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+devices+for+bioapplications.">Microfluidic devices for bioapplications.</a> Small. 7, 12-48 (2011).</li><li>Zhang, B., Kim, M. C., Thorsen, T., Wang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+self-contained+microfluidic+cell+culture+system.">A self-contained microfluidic cell culture system.</a> Biomedical Microdevices. 11, 1233-1237 (2009).</li><li>Skafte-Pedersen, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+self-contained,+programmable+microfluidic+cell+culture+system+with+real-time+microscopy+access.">A self-contained, programmable microfluidic cell culture system with real-time microscopy access.</a> Biomedical Microdevices. 14, 385-399 (2012).</li><li>Barbulovic-Nad, I., Au, S. H., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidic+platform+for+complete+mammalian+cell+culture.">A microfluidic platform for complete mammalian cell culture.</a> Lab Chip. 10, 1536-1542 (2010).</li><li>Zhou, Y., Pang, Y., Huang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Openly+Accessible+Microfluidic+Liquid+Handlers+for+Automated+High-Throughput+Nanoliter+Cell+Culture.">Openly Accessible Microfluidic Liquid Handlers for Automated High-Throughput Nanoliter Cell Culture.</a> Analytical Chemistry. 84, 2576-2584 (2012).</li><li>Wang, H. Y., Bao, N., Lu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidic+cell+array+with+individually+addressable+culture+chambers.">A microfluidic cell array with individually addressable culture chambers.</a> Biosensors and Bioelectronics. 24, 613-617 (2008).</li><li>Cimetta, E., Cagnin, S., Volpatti, A., Lanfranchi, G., Elvassore, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+culture+of+droplet-confined+cell+arrays.">Dynamic culture of droplet-confined cell arrays.</a> Biotechnology Progress. 26, 220-231 (2010).</li><li>Hung, P. J., Lee, P. J., Sabounchi, P., Lin, R., Lee, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+perfusion+microfluidic+cell+culture+array+for+high-throughput+cell-based+assays.">Continuous perfusion microfluidic cell culture array for high-throughput cell-based assays.</a> Biotechnology and Bioengineering. 89, 1-8 (2005).</li><li>King, K. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+high-throughput+microfluidic+real-time+gene+expression+living+cell+array.">A high-throughput microfluidic real-time gene expression living cell array.</a> Lab on a Chip. 7, 77-85 (2007).</li><li>G&#243;mez-Sj&#246;berg, R., Leyrat, A. A., Pirone, D. M., Chen, C. S., Quake, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Versatile,+fully+automated,+microfluidic+cell+culture+system.">Versatile, fully automated, microfluidic cell culture system.</a> Analytical Chemistry. 79, 8557-8563 (2007).</li><li>Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemistry+-+Putting+electrowetting+to+work.">Chemistry - Putting electrowetting to work.</a> Science. 322, 539-540 (2008).</li><li>Gong, J., Kim, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=All-electronic+droplet+generation+on-chip+with+real-time+feedback+control+for+EWOD+digital+microfluidics.">All-electronic droplet generation on-chip with real-time feedback control for EWOD digital microfluidics.</a> Lab Chip. 8, 898-906 (2008).</li><li>Choi, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integration+of+field+effect+transistor-based+biosensors+with+a+digital+microfluidic+device+for+a+lab-on-a-chip+application.">Integration of field effect transistor-based biosensors with a digital microfluidic device for a lab-on-a-chip application.</a> Lab Chip. 12, 1533-1536 (2012).</li><li>Barbulovic-Nad, I., Yang, H., Park, P. S., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+microfluidics+for+cell-based+assays.">Digital microfluidics for cell-based assays.</a> Lab Chip. 8, 519-526 (2008).</li><li>Gentilucci, L., de Marco, R., Cerisoli, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+modifications+designed+to+improve+peptide+stability:+incorporation+of+non-natural+amino+acids,+pseudo-peptide.">Chemical modifications designed to improve peptide stability: incorporation of non-natural amino acids, pseudo-peptide.</a> 16, 3185-3203 (2010).</li><li>Miller, E. M., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+digital+microfluidic+approach+to+homogeneous+enzyme+assays.">A digital microfluidic approach to homogeneous enzyme assays.</a> Anal. Chem. 80, 1614-1619 (2008).</li><li>Jebrail, M. J., Bartsch, M. S., Patel, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+microfluidics:+a+versatile+tool+for+applications+in+chemistry,+biology.">Digital microfluidics: a versatile tool for applications in chemistry, biology.</a> 12, 2452-2463 (2012).</li><li>Ng, A. H. C., Choi, K., Luoma, R. P., Robinson, J. M., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+Microfluidic+Magnetic+Separation+for+Particle-Based+Immunoassays.">Digital Microfluidic Magnetic Separation for Particle-Based Immunoassays.</a> Analytical Chemistry. 84, 8805-8812 (2012).</li><li>Sista, R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heterogeneous+immunoassays+using+magnetic+beads+on+a+digital+microfluidic+platform.">Heterogeneous immunoassays using magnetic beads on a digital microfluidic platform.</a> Lab Chip. 8, 2188-2196 (2008).</li><li>Malic, L., Veres, T., Tabrizian, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biochip+functionalization+using+electrowetting-on-dielectric+digital+microfluidics+for+surface+plasmon+resonance+imaging+detection+of+DNA+hybridization.">Biochip functionalization using electrowetting-on-dielectric digital microfluidics for surface plasmon resonance imaging detection of DNA hybridization.</a> Biosens. Bioelectron. 24, 2218-2224 (2009).</li><li>Malic, L., Veres, T., Tabrizian, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructured+digital+microfluidics+for+enhanced+surface+plasmon+resonance+imaging.">Nanostructured digital microfluidics for enhanced surface plasmon resonance imaging.</a> Biosens. Bioelectron. 26, 2053-2059 (2011).</li><li>Jebrail, M. J., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+microfluidic+method+for+protein+extraction+by+precipitation.">Digital microfluidic method for protein extraction by precipitation.</a> Anal. Chem. 81, 330-335 (2009).</li><li>Nelson, W. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Incubated+protein+reduction+and+digestion+on+an+electrowetting-on-dielectric+digital+microfluidic+chip+for+MALDI-MS.">Incubated protein reduction and digestion on an electrowetting-on-dielectric digital microfluidic chip for MALDI-MS.</a> Anal. Chem. 82, 9932-9937 (2010).</li><li>Mousa, N. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet-scale+estrogen+assays+in+breast+tissue,+blood,+and+serum.">Droplet-scale estrogen assays in breast tissue, blood, and serum.</a> Sci. Transl. Med. 1, 1ra2 (2009).</li><li>Jebrail, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+digital+microfluidic+method+for+dried+blood+spot+analysis.">A digital microfluidic method for dried blood spot analysis.</a> Lab Chip. 11, 3218-3224 (2011).</li><li>Choi, K., Ng, A. H. C., Fobel, R., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+microfluidics.">Digital microfluidics.</a> Annual Review of Analytical Chemistry. 5, 413-440 (2012).</li><li>Jebrail, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+Microfluidics+for+Automated+Proteomic+Processing.">Digital Microfluidics for Automated Proteomic Processing.</a> J. Vis. Exp. (33), e1603 (2009).</li><li>Thaitrong, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quality+Control+of+Next+Generation+Sequencing+Library+through+an+Integrative+Digital+Microfluidic+Platform.">Quality Control of Next Generation Sequencing Library through an Integrative Digital Microfluidic Platform.</a> , (2012).</li><li>Shin, Y. J., Lee, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Machine+vision+for+digital+microfluidics.">Machine vision for digital microfluidics.</a> Review of Scientific Instruments. 81, (2010).</li><li>Thornton, M., Eward, K. L., Helmstetter, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+of+minimally+disturbed+synchronous+cultures+of+hematopoietic+cells.">Production of minimally disturbed synchronous cultures of hematopoietic cells.</a> BioTechniques. 32, 1098-1105 (2002).</li><li>Huang, X., Dai, W., Darzynkiewicz, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enforced+adhesion+of+hematopoietic+cells+to+culture+dish+induces+endomitosis+and+polyploidy.">Enforced adhesion of hematopoietic cells to culture dish induces endomitosis and polyploidy.</a> Cell Cycle. 4, 801-805 (2005).</li><li>Raje, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Charged+nylon+membrane+substrate+for+convenient+and+versatile+high+resolution+microscopic+analysis+of+Escherichia+coli+&amp;+mammalian+cells+in+suspension+culture.">Charged nylon membrane substrate for convenient and versatile high resolution microscopic analysis of Escherichia coli &amp; mammalian cells in suspension culture.</a> Cytotechnology. 51, 111-117 (2006).</li><li>Chatterjee, D., Hetayothin, B., Wheeler, A. R., King, D. J., Garrell, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet-based+microfluidics+with+nonaqueous+solvents+and+solutions.">Droplet-based microfluidics with nonaqueous solvents and solutions.</a> Lab Chip. 6, 199-206 (2006).</li><li>Perroud, T. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic-based+cell+sorting+of+Francisella+tularensis+infected+macrophages+using+optical+forces.">Microfluidic-based cell sorting of Francisella tularensis infected macrophages using optical forces.</a> Analytical Chemistry. 80, 6365-6372 (2008).</li><li>Wang, Z., Gerstein, M., Snyder, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=RNA-Seq:+A+revolutionary+tool+for+transcriptomics.">RNA-Seq: A revolutionary tool for transcriptomics.</a> Nature Reviews Genetics. 10, 57-63 (2009).</li><li>Malone, J. H., Oliver, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microarrays,+deep+sequencing+and+the+true+measure+of+the+transcriptome.">Microarrays, deep sequencing and the true measure of the transcriptome.</a> BMC Biology. 9, (2011).</li><li>Wu, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidically-unified+cell+culture,+sample+preparation,+imaging+and+flow+cytometry+for+measurement+of+cell+signaling+pathways+with+single+cell+resolution.">Microfluidically-unified cell culture, sample preparation, imaging and flow cytometry for measurement of cell signaling pathways with single cell resolution.</a> Lab on a Chip. 12, 2823-2831 (2012).</li><li>Srivastava, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fully+integrated+microfluidic+platform+enabling+automated+phosphoprofiling+of+macrophage+response.">Fully integrated microfluidic platform enabling automated phosphoprofiling of macrophage response.</a> Analytical Chemistry. 81, 3261-3269 (2009).</li><li>Herr, A. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+immunoassays+as+rapid+saliva-based+clinical+diagnostics.">Microfluidic immunoassays as rapid saliva-based clinical diagnostics.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104, 5268-5273 (2007).</li></ol>

Abbiamo sviluppato una piattaforma automatizzata semplice e versatile per la coltura cellulare micro-scala e di esperimenti di stimolazione. La piattaforma consente di lavorare con piccoli volumi di coltura e le popolazioni di cellule (1-20 ml e 100 - 2.000 cellule, per camera); dimensioni cultura potrebbe essere ulteriormente ridotto mediante l&#39;utilizzo di microcapillari di diametro inferiore. Lavorare in queste scale riduce il costo degli studi di routine e rende realizzabili gli studi che richiedono l&#3...

Lo studio delle cellule mantenute in coltura (analisi in vitro) ha fornito preziose informazioni sui principi fondamentali e dei meccanismi molecolari che regolano i complessi sistemi biologici e la salute umana. I metodi convenzionali per la cultura, la stimolazione, e la raccolta di cellule per l&#39;analisi, che utilizzano capsule di Petri e micropiastre, sono stati progettati per lo studio di grandi popolazioni di cellule (≥ 10 5) in volumi di coltura millilitro scala (≥ 0,1 ml). Tuttavia, ci sono molti casi in cui sono disponibili soltanto quantità limitate di cellule (per esempio cellule primarie), o piccole popolazioni di cellule sono desiderabili (es. ridurre cellula-cellula variabilità nella popolazione), o reagenti necessari sono difficili da ottenere o costi proibitivi (ad es purificati fattori cellula-secrete). Tali problemi possono essere affrontati con successo dal ridimensionamento dimensione culturale, che ha il vantaggio di ridurre il consumo di tutti ireagenti necessari per l&#39;analisi in vitro 1,2. Purtroppo, attrezzature e metodi convenzionali non supportano la manipolazione precisa e riproducibile di culture micro-scala ed i sistemi automatizzati di microfluidica a base attualmente disponibili 3-11 sono troppo complesse e specializzate per l&#39;uso di routine dalla maggior parte dei laboratori. In questo rapporto, descriviamo il montaggio e l&#39;uso di una piattaforma tecnologica semplice e versatile per la cultura automatizzata, la stimolazione, e il recupero di piccole popolazioni di cellule (100 - 2.000 cellule) in volumi di micro-scala (1-20 ml). L&#39;architettura della piattaforma (Figura 1) ha un design modulare: una serie di fibronectina rivestito microcapillari (&quot;camere di perfusione delle cellule&quot; modulo) serve come sito per la creazione, la manutenzione e la stimolazione delle colture micro-scala, e una microfluidica digitale (DMF ) 12,13 dispositivo equipaggiato con il &quot;trasferimento&quot; microcapillari (modulo &quot;centrale hub&quot;) 14,15 celle rottee reagenti da e per le camere di perfusione. DMF consente all&#39;utente di affrontare individualmente multiple goccioline simultaneamente e per modificare o ri-ordinare le manipolazioni (cioè riconfigurare i treni di trattamento del campione) senza modificare l&#39;hardware del dispositivo. La sua grande flessibilità è evidente nella sua recente comparsa come una tecnologia chiave in una vasta gamma di applicazioni, tra cui la coltura cellulare 16,17, saggi enzimatici 18,19, 20,21 immunologici, analisi del DNA 22,23, trasformazione delle proteine, 24,25 clinica e trattamento dei campioni. 26,27 nostro mozzo centrale sfrutta la flessibilità inerente ai dispositivi DMF, e migliora ulteriormente attraverso l&#39;aggiunta di interfacce microcapillari, che fornisce opportunità di realizzare un sottoinsieme di manipolazioni (es. coltura cellulare) in periferico specializzato moduli, piuttosto che sul dispositivo DMF stesso. Compartimentazione dei treni di elaborazione in questo modo semplifica anche la progettazione del plaarchitettura TForm (nessun bisogno di costruire un dispositivo di DMF in grado di eseguire tutte le fasi di lavorazione) e facilita la sua evoluzione come nuove funzioni sono necessarie (semplicemente integrare nuovi moduli periferici, se necessario). Trasporto delle cellule e reagenti all&#39;interno del mozzo centrale è guidato da elettrowetting forze generate mediante attivazione sequenziale di elettrodi all&#39;interno del dispositivo di DMF 13,28, trasporti verso, da e all&#39;interno delle camere di perfusione è alimentato da variazioni di pressione generate da una siringa ad alta precisione pompa. Tutti questi movimenti fluidi sono controllati tramite una semplice interfaccia elettronica e automatizzata mediante l&#39;utilizzo di script pre-determinati. Come esempio rappresentativo, dimostriamo l&#39;utilizzo della piattaforma per lo studio delle risposte trascrizionali suscitato in cellule del sistema immunitario su sfida con i batteri (Figura 2). Svolgimento di tali esperimenti sulla piattaforma ci ha permesso di lavorare con un piccolo numero di cellule (~ 1.000 per sperimentazionecondizione Tal), ridurre al minimo la variabilità esperimento a esperimento, i reagenti conservare, e ri-diretto hands-on del lavoro. Considerati i vantaggi che essa conferisce, così come la sua accessibilità e versatilità, questa piattaforma dovrebbe trovare uso in un&#39;ampia varietà di laboratori e applicazioni e rivelarsi particolarmente utile nel facilitare l&#39;analisi di cellule e stimoli che sono disponibili solo in quantità limitate.

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td>Name of Reagent/Material</td>
 <td>Company</td>
 <td>Catalog Number</td>
 <td>Comments</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Prelude Direct Lysis Module</td>
 <td>NuGEN</td>
 <td>1400-24</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Trypan Blue (0.4% w/v)</td>
 <td>GIBCO</td>
 <td>15250-061</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Cell Stripper</td>
 <td>Cellgro</td>
 <td>25-056-C1</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Ovation PicoSL WTA</td>
 <td>NuGEN</td>
 <td>3310-048</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Agencourt RNAClean XP</td>
 <td>Beckman Coulter Genomics</td>
 <td>A63987</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>pHrodo BioParticles</td>
 <td>Invitrogen</td>
 <td>P35361</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>CCL4 TaqMan qRT-PCR assay</td>
 <td>Applied Biosystems</td>
 <td>Mm00443111_m1</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>CCL5 TaqMan qRT-PCR assay</td>
 <td>Applied Biosystems</td>
 <td>Mm01302428_m1</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>PTGS2 TaqMan qRT-PCR assay</td>
 <td>Applied Biosystems</td>
 <td>Mm00478374_m1</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>TNF TaqMan qRT-PCR assay</td>
 <td>Applied Biosystems</td>
 <td>Mm00443258_m1</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>GAPDH TaqMan qRT-PCR assay</td>
 <td>Applied Biosystems</td>
 <td>Mm99999915_g1</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Pluronic F127</td>
 <td>Sigma Chemical</td>
 <td>2594628</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Fluorinert FC-40</td>
 <td>Sigma Chemical</td>
 <td>51142-49-5</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Parylene C dimer</td>
 <td>Specialty Coating Systems</td>
 <td>28804-46-8</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Teflon-AF</td>
 <td>DuPont</td>
 <td>AF1600</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Polyimide tape</td>
 <td>ULINE</td>
 <td>S-11928</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Indium tin oxide (ITO) coated glass substrates </td>
 <td>Delta Technologies </td>
 <td>CB-40IN-1107</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>DMF hub Teflon-coated fused-silica microcapillaries</td>
 <td>Polymicro Technologies</td>
 <td>TSU100375</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Perfusion chamber microcapillaries</td>
 <td>Polymicro Technologies</td>
 <td>TSP530700</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Tubing and microcapillary fittings</td>
 <td>Sandia National Laboratories</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Polycarbonate tubing</td>
 <td>Paradigm Optics</td>
 <td>CTPC100-500-5</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>8-port precision syringe pump equipped with 30 mm (500 &mu;l capacity) syringes</td>
 <td>Hamilton Company</td>
 <td>54848-01</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Parylene-C vapor deposition instrument</td>
 <td>Specialty Coating Systems</td>
 <td>PDS 2010 Labcoter 2</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>High-voltage function generator</td>
 <td>Trek</td>
 <td>615A-1 615-3</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>MVX10 microscope</td>
 <td>Olympus</td>
 <td></td>
 <td>Optional (facilitates tracking of droplets on DMF hub)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>QIClick digital CCD camera</td>
 <td>QImaging</td>
 <td>QIClick-F-CLR-12</td>
 <td>Optional (facilitates tracking of droplets on DMF hub)</td>
 </tr>
</tbody>
</table>

a versatile automated platform for micro-scale cell stimulation experiments

Studio delle cellule in coltura (analisi in vitro) ha fornito indicazioni importanti in sistemi biologici complessi. I metodi convenzionali e attrezzature per analisi in vitro sono adatti per lo studio di un gran numero di cellule (≥ 10 5) in volumi millilitro scala (≥ 0,1 ml). Tuttavia, ci sono molti casi in cui è necessario o auspicabile ridimensionare dimensione coltura per ridurre il consumo delle cellule di interesse e / o reagenti richiesti per la loro cultura, la stimolazione, o la trasformazione. Purtroppo, gli approcci tradizionali non supportano la manipolazione precisa e riproducibile di culture micro-scala, e dei sistemi automatizzati microfluidica a base attualmente disponibili sono troppo complesse e specializzate per l&#39;uso di routine dalla maggior parte dei laboratori. Per affrontare questo problema, abbiamo sviluppato una piattaforma tecnologica semplice e versatile per la cultura automatizzata, la stimolazione, e il recupero di piccole popolazioni di cellule (100 - 2.000 cellule) nel volume di micro-scalas (1 - 20 l). La piattaforma è costituita da un insieme di microcapillari fibronectina-rivestito (&quot;camere di perfusione delle cellule&quot;), all&#39;interno del quale sono stabilite le culture micro-scala, mantenuti e stimolati; un dispositivo digitale di microfluidica (DMF) equipaggiati con &quot;trasferimento&quot; microcapillari (&quot;hub centrale &quot;), quali cellule rotte e reagenti da e verso le camere di perfusione; una pompa a siringa ad alta precisione, che trasportano i poteri di materiali tra le camere di perfusione e il mozzo centrale, e un&#39;interfaccia elettronico che consente di controllare il trasporto di materiali, che è coordinato e automatizzato tramite script pre-determinati. Come esempio, abbiamo utilizzato la piattaforma per facilitare lo studio di risposte trascrizionali indotte in cellule immunitarie upon sfida con i batteri. Utilizzo della piattaforma ci ha permesso di ridurre il consumo di cellule e reagenti, minimizzare la variabilità esperimento a esperimento, e ri-diretti hands-on del lavoro. Considerati i vantaggi che essa conferisce, così come la sua accessibilità e versatilità, opiattaforma ur dovrebbe trovare uso in un&#39;ampia varietà di laboratori e applicazioni, e rivelarsi particolarmente utile nel facilitare l&#39;analisi di cellule e stimoli che sono disponibili solo in quantità limitate.

A dimostrazione della piattaforma automatizzata, lo abbiamo utilizzato per realizzare uno studio in cui piccole popolazioni di cellule immunitarie sono state fatte crescere in colture di micro-scala, provocati con i batteri, e lisate per l&#39;analisi off-piattaforma di risposte pro-infiammatorie (Figura 2 ). Ognuno dei sei camere di perfusione delle cellule è stato seminato con 10 4 cellule immunitarie (P388D.1 macrofagi murini) risospeso in 10 ml di terreno di ...

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A Versatile Automated Platform for Micro-scale Cell Stimulation Experiments

Abbiamo sviluppato una coltura cellulare automatizzata e piattaforma di interrogatorio per esperimenti di stimolazione cellulare micro-scala. La piattaforma offre un controllo semplice, versatile e preciso nel coltivare e stimolare le piccole popolazioni di cellule, e recuperando lisati per le analisi molecolari. La piattaforma è adatto a studi che impiegano cellule preziosi e / o reagenti.

Una piattaforma automatizzata versatile per micro-scala Cellulari esperimenti di stimolazione

Study of cells in culture (in vitro analysis) has provided important insight into complex biological systems. Conventional methods and equipment for in ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

GENPLAT: an Automated Platform for Biomass Enzyme Discovery and Cocktail Optimization

GENPLAT: una piattaforma automatizzata per la scoperta degli enzimi biomassa e ottimizzazione Cocktail

The high cost of enzymes for biomass deconstruction is a major impediment to the economic conversion of lignocellulosic feedstocks to liquid ...

Ricerca

Bioingegneria

Cell Squeezing as a Robust, Microfluidic Intracellular Delivery Platform

Spremere cellulare come un robusto, Microfluidic intracellulare Delivery Platform

Rapid mechanical deformation of cells has emerged as a promising, vector-free method for intracellular delivery of macromolecules and nanomaterials. This ...

A Novel Stretching Platform for Applications in Cell and Tissue Mechanobiology

Una piattaforma Novel Stretching per applicazioni in cellule e tessuti mechanobiology

Tools that allow the application of mechanical forces to cells and tissues or that can quantify the mechanical properties of biological tissues have ...

A Microfluidic Platform for High-throughput Single-cell Isolation and Culture

Una piattaforma Microfluidic per l&#39;isolamento Single-cell high-throughput e cultura

Studying the heterogeneity of single cells is crucial for many biological questions, but is technically difficult. Thus, there is a need for a simple, yet ...

Layered Alginate Constructs: A Platform for Co-culture of Heterogeneous Cell Populations

Layered alginato costrutti: Una piattaforma per la cooperazione culturale delle popolazioni cellulari eterogenee

Many load bearing tissues possess structurally and functionally distinct regions, typically accompanied by different cell phenotypes with differential ...

A High-throughput Cell Microarray Platform for Correlative Analysis of Cell Differentiation and Traction Forces

Una piattaforma cellulare microarray high-throughput per l&#39;analisi correlativa cellulare Differenziazione e forze di trazione

Microfabricated cellular microarrays, which consist of contact-printed combinations of biomolecules on an elastic hydrogel surface, provide a tightly ...

A Versatile Method of Patterning Proteins and Cells

Un metodo versatile di patterning proteine ​​e cellule

Substrate and cell patterning techniques are widely used in cell biology to study cell-to-cell and cell-to-substrate interactions. Conventional patterning ...

DNA Nanotubes as a Versatile Tool to Study Semiflexible Polymers

Nanotubi di DNA come un Versatile strumento per lo studio di polimeri semiflessibili

Mechanical properties of complex, polymer-based soft matter, such as cells or biopolymer networks, can be understood in neither the classical frame of ...

A Multilayer Microfluidic Platform for the Conduction of Prolonged Cell-Free Gene Expression

Una piattaforma microfluidica multistrato per la conduzione di un'espressione genica prolungata senza cellule

The limitations of cell-based synthetic biology are becoming increasingly apparent as researchers aim to develop larger and more complex synthetic genetic ...

A Microfluidic Platform for Stimulating Chondrocytes with Dynamic Compression

Una piattaforma microfluidica per stimolare i condrociti con la compressione dinamica

Mechanical stimuli are known to modulate biological functions of cells and tissues. Recent studies have suggested that compressive stress alters growth ...